7、公钥密码学与数字签名技术解析

公钥密码学与数字签名技术解析

1. 公钥加密概述

公钥密码学由Diffie、Hellman和Merkle在20世纪70年代开发。它的出现主要是为了解决对称加密的一个重要弱点——密钥分发问题。在对称加密中，通信双方必须事先确保拥有相同的对称密钥，这通常需要通过安全通道交换密钥。然而，在许多情况下，如电子商务，通过安全通道交换对称密钥是不可能的，因为互联网是一个不安全的通道，通信内容可能被窃听甚至修改。

为了更好地理解对称加密和公钥加密，我们可以通过类比来解释。对称加密就像一个只有一把钥匙的保险箱，这把钥匙既可以用来锁保险箱（加密），也可以用来打开保险箱（解密）。而公钥加密则像是一个有一对钥匙的保险箱，其中一把是公钥，只能用来锁保险箱；另一把是私钥，只能用来打开保险箱。公钥可以公开发布，因为它越广泛传播，其他方就越容易获取并使用它进行通信，而私钥则必须保密。

公钥加密的工作流程如下：
1. 接收方（Bob）使用密钥生成算法生成一对公钥和私钥。
2. Bob将公钥发送给发送方（Alice），同时保留私钥。
3. Alice使用Bob的公钥对消息进行加密，得到密文。
4. 加密后的消息通过不安全通道发送给Bob。
5. 只有拥有对应私钥的Bob能够使用解密算法解密消息，得到原始消息。

然而，这种加密方案存在一个问题，即公钥是通过不安全通道发送的，这就为中间人攻击（MitM）提供了可能。在中间人攻击中，攻击者（Trudy）控制通信通道，拦截Bob发送给Alice的公钥，并生成自己的公钥 - 私钥对，然后将自己的公钥发送给Alice，伪装成Bob的公钥。当Alice使用该公钥加密消息并发送给Bob时，Trudy可以拦截并解